Poliacrilamida en fluidos de perforación, terminación y cementación: usos prácticos, selección y pautas de campo

Este artículo explica una guía práctica y centrada en el campo para el uso de poliacrilamida (PAM) en fluidos de perforación, fluidos de terminación y fluidos de cementación. Cubre por qué se elige PAM, cómo seleccionar el tipo correcto, dosis típicas, pruebas de laboratorio que debe realizar antes de su uso en el campo, procedimientos de mezcla/dosificación paso a paso y solución de problemas comunes. El énfasis está en instrucciones prácticas que los ingenieros, supervisores de campo y técnicos de laboratorio puedan aplicar directamente.

Por qué se utiliza la poliacrilamida en los fluidos de perforación

Los polímeros de poliacrilamida se usan ampliamente porque brindan viscosidad/reología controlada, control de filtración, estabilización de esquisto y asistencia en la eliminación de sólidos sin agregar grandes cantidades de sólidos. Su alto peso molecular y carga ajustable (aniónica/catiónica/no iónica) permiten a los formuladores centrarse en funciones específicas y al mismo tiempo minimizar el daño a la formación cuando se seleccionan y aplican correctamente.

Funciones primarias en los fluidos de perforación.

• Modificador de reología: aumenta la viscosidad de bajo cizallamiento para la limpieza de pozos y la suspensión de recortes, al tiempo que permite un comportamiento bombeable de alto cizallamiento.
• Reductor de filtración/ayudante de puente: reduce la pérdida de fluido API/HPHT a través de los espacios porosos de la formación.
• Estabilización de esquisto: une finos y puede reducir el hinchamiento de la arcilla cuando se combina con sales/inhibidores apropiados.
• Coadyuvante floculante/coagulante: promueve la eliminación de sólidos en circuitos de control de sólidos cuando se usa como floculante polimérico.

Tipos de poliacrilamida y criterios de selección.

Elija el grado de PAM considerando la carga del polímero, el peso molecular, la tolerancia a la sal y la forma de solubilidad (polvo, emulsión, líquido). Hacer coincidir estas propiedades con las condiciones del pozo (salinidad de la formación, temperatura, pH y función objetivo) mejora en gran medida el rendimiento y reduce el riesgo de daños a la formación.

Uso de poliacrilamida en fluidos de perforación: orientación práctica

Al agregar PAM a los fluidos de perforación, sus objetivos generalmente son ajustar la viscosidad de baja velocidad de corte (para el transporte de recortes), reducir la pérdida de fluido y ayudar al control de sólidos. Siga primero la validación de laboratorio; luego implementar una dosificación conservadora en el campo con monitoreo.

▶ Comprobaciones de laboratorio recomendadas antes de la aplicación en campo.

• Curva de reología (viscosímetro/reómetro) a temperaturas y velocidades de cizallamiento objetivo.
• Pruebas de filtración API y HPHT con y sin polímero.
• Compatibilidad con salmueras (NaCl, KCl, CaCl₂), inhibidores de incrustaciones y aditivos comunes.
• Prueba de estabilidad térmica a la temperatura estática esperada del fondo del pozo y al historial de corte.

▶ Pautas de dosificación de campo

• Comience con poco: la dosificación incremental típica del fluido de perforación es de 0,05 a 2,0 kg/m³ (0,05 a 2,0 g/L), según el grado y el objetivo; confirmar con resultados de laboratorio.
• Agregue polímero a la fosa activa con agitación para evitar grumos; los auxiliares dispersantes ayudan con los grados en polvo.
• Deje entre 10 y 30 minutos de mezcla controlada antes de volver a probar la reología y la filtración.
• Si se usa como floculante en el control de sólidos, dosifique como una solución diluida en la descarga del desarenador/desarenador según la demanda de polímero determinada por el laboratorio.

Poliacrilamida en fluidos de terminación: mejores prácticas

En los fluidos de terminación, el PAM se utiliza principalmente para controlar la pérdida de fluido, ayudar en la suspensión del apuntalante o sólidos durante la colocación y para acondicionar el fluido para disparos y estimulación. Las aplicaciones de terminación a menudo dan prioridad a las leyes con bajos residuos y bajos daños a la formación.

▶ Selección y compatibilidad de fluidos de terminación.

• Seleccione grados de bajo peso molecular o especialmente hidrolizados cuando minimizar el espesor del revoque y la limpieza sea fundamental.
• Prefiera PAM catiónico de baja carga no iónico o personalizado en salmueras de terminación de alta salinidad para reducir la precipitación y la incompatibilidad con cationes multivalentes.
• Ejecute pruebas de daños al núcleo o a la formación para verificar el potencial de limpieza y la reducción de la permeabilidad residual.

Poliacrilamida en fluidos de cementación: cómo afecta el comportamiento de la lechada

PAM se puede utilizar en la cementación para modificar la reología de la lechada, reducir la pérdida de fluido en la formación durante la colocación y mejorar la eficiencia del desplazamiento mediante el control de la tixotropía de la lechada. Sin embargo, la interacción química del cemento es crítica; no asuma la compatibilidad sin realizar pruebas.

▶ Consideraciones específicas de cementación

• Efecto sobre el tiempo de espesamiento: algunos grados de PAM aceleran o retardan el fraguado; Siempre realice pruebas de tiempo de espesamiento (estilo API RP 10B-2) con la mezcla de cemento elegida.
• Control de la pérdida de líquidos: PAM puede reducir la pérdida temprana de líquidos; combinar con aditivos estándar para pérdida de fluidos (p. ej., almidones, LCM sintéticos) según lo validado en las pruebas HPHT FL.
• Compatibilidad con dispersantes y retardadores utilizados en lechadas de cemento: verifique si hay interacciones que puedan cambiar la densidad o la reología de la lechada.

▶ Pruebas de laboratorio y verificación de campo (paso a paso)

Una secuencia corta y práctica de pruebas reduce las sorpresas: comience con la compatibilidad con el banco, luego continúe con simulaciones de rendimiento a la temperatura y salinidad objetivo y finalmente valide en condiciones dinámicas (cizallamiento/envejecimiento).

1. Prueba de solubilidad y dispersión: confirma que no hay gelificación ni hidratación lenta.
2. Mapa de reología: mida la viscosidad aparente a velocidades de cizallamiento bajas, medias y altas (equivalentes de 0,1 a 1000 s⁻¹).
3. Pérdida de filtros API y HPHT: mida con polímero y fluido base para cuantificar la mejora.
4. Estabilidad térmica y de corte: envejezca las muestras a temperatura estática del fondo del pozo y aplique ciclos de corte.
5. Prueba de flujo o daño del núcleo: para la terminación/cementación, mida la permeabilidad residual después de la exposición y la limpieza.

Mejores prácticas de mezcla, manipulación y dosificación

Una mezcla adecuada evita grumos y asegura una hidratación total. Siga las instrucciones del fabricante para los grados de polvo versus emulsión y siempre use una dilución previa o un tanque de hidratación cuando se recomiende.

• PAM en polvo: humedezca previamente o utilice un disolvente de corte; agregue el polvo lentamente al agua agitada o a la salmuera para evitar que se formen grumos.
• Emulsión/solución PAM: diluir hasta la concentración de trabajo (comúnmente 0,1–1 % p/p para soluciones de polímeros) antes de dosificar en el sistema de circulación.
• Utilice bombas dosificadoras calibradas y filtros de línea de verificación para evitar hilos de polímero y bloqueos de la bomba.
• Registre los números de lote, la edad de la solución y las condiciones de almacenamiento; la mayoría de las soluciones PAM hidratadas tienen una vida útil limitada a temperaturas elevadas.

Compatibilidad, interacciones y solución de problemas comunes

Los problemas comúnmente surgen de una carga de polímero no coincidente con la composición de la salmuera, una sobredosis o una hidratación deficiente. Esta sección enumera síntomas y remedios prácticos.

▶ Problemas típicos y soluciones

• Síntoma: Aumentos rápidos de la viscosidad o gelificación. Arreglar: Verifique el tipo de polímero versus el nivel de iones multivalentes; reduzca la dosis o cambie al grado no iónico/de carga baja.
• Síntoma: Poca o ninguna mejora en la pérdida de líquidos. Arreglar: Verifique el peso molecular (un PM más alto generalmente es mejor para la formación de puentes), confirme la dispersión adecuada y el tiempo de mezcla suficiente.
• Síntoma: Problemas de bombeo o largueros. Arreglar: Asegúrese de una dilución adecuada, utilice filtros en línea y verifique la compatibilidad de la bomba con la solución hidratada.
• Síntoma: Daño a la formación o limpieza deficiente. Arreglar: Utilice PAM con menos residuos o grados de cadena más corta y confirme el rendimiento de la limpieza de núcleos en pruebas de laboratorio.

Consideraciones ambientales, de salud y seguridad.

El PAM y sus soluciones generalmente tienen una toxicidad aguda baja, pero algunos residuos de monómeros (acrilamida) pueden ser dañinos. Utilice grados certificados con bajo contenido de monómeros para uso en campos petroleros, siga las recomendaciones de MSDS y administre la descarga según las regulaciones locales.

• Seleccione formulaciones residuales bajas en acrilamida (los fabricantes proporcionan especificaciones de monómeros).
• Proporcionar EPP al manipular polvos y soluciones concentradas; Evite la inhalación de polvo.
• Trate los desechos gastados que contienen polímeros con separación de sólidos convencional y siga las reglas de descarga ambiental de su jurisdicción.

Referencia rápida: rangos de dosificación típicos

La siguiente tabla resume las dosis iniciales conservadoras. Confirme siempre con pruebas de laboratorio; Estos son puntos de partida para la verificación en banco.

Lista de verificación previa al trabajo

• Confirme el grado exacto del polímero y el contenido de monómero con la documentación del proveedor.
• Ejecute pruebas de reología y filtración HPHT a temperaturas y salinidades planificadas.
• Prepare el procedimiento de mezcla/dilución y el plan de medición, incluido el método de respaldo.
• Monitoreo del plan: mida la reología, API/HPHT FL y el rendimiento de eliminación de sólidos a intervalos regulares.
• Comunicar las reglas de manejo de EHS y los pasos de respuesta a derrames a la tripulación.

Conclusión: la poliacrilamida es un aditivo flexible y de alto rendimiento para aplicaciones de perforación, terminación y cementación cuando la ley, la dosis y el manejo se adaptan a las condiciones del pozo y se verifican mediante pruebas de laboratorio. Una dosificación inicial conservadora, una mezcla disciplinada y un monitoreo rutinario del desempeño maximizarán los beneficios y minimizarán los riesgos operativos y de formación.